姚期智:世界著名计算机学家,2000年图灵奖得主,美国科学院院士、美国艺术与科学学院院士、中国科学院外籍院士,清华大学交叉信息研究院院长,清华学堂计算机科学实验班首席教授。1975年至,先后在麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、普林斯顿大学任教授。离开普林斯顿大学全职回国,加入清华大学。他创办姚班,领跑拔尖创新人才培养,提出中国计算机科学计划,领导建设全量子网络,创建一个世界一流的交叉信息研究平台和人才培养基地,推动计算机科学和量子信息科学的发展。拥有哈佛大学物理学博士学位和伊利诺伊大学计算机科学博士学位,创建通讯复杂性和伪随机数生成计算理论、奠定现代密码学基础,并在量子计算等领域做出独到的杰出贡献,2000年荣膺图灵奖,是至今唯一获得图灵奖、被誉为计算机科学领域的诺贝尔奖的亚裔科学家。潜心于科研、醉心于教育,姚先生完美诠释了科学家与科学之路。
我在清华经常有机会见到同学,通常是在上课40人的一个班上,今天晚上很高兴也很荣幸在这个论坛和这么多青年同学见面,我非常非常高兴。所以我首先要谢谢星火论坛的同学组织这样的论坛,我谢谢他们给我这样的机会。
我从事科学研究这么多年,认识了很多很有名很杰出的科学家,我想借今晚的机会,把我见到的一些科学家,以及我对于科学事业的心得和大家分享一下。
首先,我们要谈一谈什么是科学家,科学家做什么样的事情。在此,我来引用一位大文豪,萧伯纳(Bernard Shaw),在一个剧本里说的几句话:“有的人看到已经发生的事情,问‘为什么会这样?’。我却梦想一些从未发生的事情,然后追问‘为什么不能这样?’(You see things, and you say why, but I dream things that never were, and I say why not.)” 这句话非常脍炙人口,很多人用不同方法引述。我觉得这句话正可以用来代表科学里面的两种主要精神。属于第一种的,看到自然现象解释为什么这样,代表者就是牛顿(Isaac Newton):被苹果打而推出万有引力。代表第二种的科学家,就是高锟教授,从玻璃梦想到用光纤通讯而成了光纤之父,得了的物理诺贝尔奖,对整个世界有无比重要的贡献。
在我的生涯中,遇到过这两类科学家很多。首先讲讲他们对我的启发。
我早年在哈佛大学物理系的导师,格拉肖(Glashow)教授,1979年诺贝尔奖得主。不是出生在父母都是做学问的家里,而是从俄国移民到美国,基本上是工人阶级,但家里对子女教育非常注意,他从年轻时就像各位一样,对科学非常敏锐,上布朗士科学高中(Bronx Science High School),纽约市非常出名的中学。大家都知道,要到很好的学术学校,最大的好处并不是为了证明自己的优越和聪明,而是你在这些地方能遇到很多杰出的同学和朋友,能够互相激励,最大发挥每个人的天赋。他的一个高中同班同学,后来也成为诺贝尔奖得主。格拉肖(Glashow)对我很大的一个影响是,他是一个非常有创新力的人,能够很大胆地假设一些事情,觉得世界是这个样子,对自己所做的结论非常有信心。他所做的事情里面,有一个非常杰出的,就是预测了粲夸克(Charm Quarks)。物理学家一开始觉得有三种基本的夸克(Quark),他推断第四个存在,得到结论的方法虽不是那么严谨的推断,但他有非常强的直觉,后来果然被发现,对物理界有非常大的影响。
心得收获(Lesson):我们需要对自己有信心,敢提出别人没有提出的观点。
第二个人,我在哈佛物理系的同学,我们同一年进到研究生,戴维·波利策(David Politzer)。得到诺贝尔奖。他很有意思的一点是,第一个论文1973年发表,解释某种物质的基本构造上,这篇论文成了他得诺贝尔奖的基本贡献。在座的同学应该得到鼓励。一个年轻人所做的事情,很可能就是非常重要的,不要妄自菲薄,研究生论文可能变成科学里面最杰出的贡献之一。物理领域,甚至有本科生就做出诺贝尔奖级别的成绩。这里还有一段有趣的插曲,波利策(Politzer)的问题,当时哈佛有一位博士后曾经先想过,他最先花了一年多的时间把所有的理论都证明计算了一次,计算了7、8个不同的理论,剩下最后一个理论时他就放弃了让别人去做,就是这个理论。戴维·波利策(David Politzer)拿来算一算,结果验证成功而得了诺贝尔奖。这可算得上是功亏一篑(Near miss)。
心得收获(Lesson):我们不能轻易放弃,要吃苦坚持到底。
第三个例子,约翰·纳什(John Nash)。刚才我们讲人在年轻就可能做出举世闻名的工作,那个例子并不是全世界唯一的,我想这种少年出英雄,约翰·纳什(John Nash)是大家非常熟悉的,1994年诺贝尔奖得主。他的第一篇文章,是1950 年在普林斯顿(Princeton)本科生时发表的一个2页纸的论文,N人游戏中的平衡点(Equilibrium points in N-person Games)。当时博弈论有个未解的问题:就是当博弈有双赢的可能性时,怎样做一个对自己最有利的策略?这个问题即使博弈论的创始人冯·诺伊曼(Von Neumann)也不知如何解决。纳什(Nash)把他的草稿请冯·诺伊曼(Von Neumann)过目,后者觉得没有什么价值,让纳什(Nash)很懊丧。但他的一个好朋友大卫·戈尔(David Gale),鼓励他这个工作非常不错,应该好好写完继续发表。很幸运,约翰·纳什(John Nash)后来发表了这个工作,经过45年后得到诺贝尔奖。
心得收获(Lesson):不要绝对相信权威。即使像冯·诺伊曼(Von Neumann)这么伟大的科学家,也会有误判的时候。
下面谈谈我在计算机领域遇到的一些人。第一个人高德纳(Donald Knuth),斯坦福大学,1974年图灵奖得主。他的中文名字“高德纳”是我太太储枫取的,我们请她解释一下这个名字的由来。
储枫:“高德纳(Donald Knuth)是我们很敬仰的一位先生,治学为人都是最高的典范。找发音相近Knuth的字很不容易。Knuth源自北欧挪威的名字,我就选择“高”,因为K打头,而且他身高2米。Donald翻译成“德纳”,两个字音还接近,“德”在中文里也是非常好的字,不仅指内在美德,还包括行为正直。“纳”是因为他为人谦和,虚怀若谷。我还想提一点,高德纳对中国非常感兴趣,70年代带家人到中国来过,觉得让小孩见识中国非常重要,他的小女孩7、8岁,回美国后还一直穿在中国买的黑布鞋,非常喜欢。”
我第一次见到Donald Knuth(高德纳)是在1975年,我刚读完计算机科学的博士,解决了一些问题,他邀请我去访问一个夏天。他非常多才多艺,数学上非常有造诣,编程上更有造诣,在美国计算机科学会,第一次举办编程大会,他的程序比别人快非常大一截。清华有很多高手,但我相信还比不上他。他有三点让我很敬佩,一是很专注(focus),任何时候只专注于一件事情,曾说过日历上以后两年每天做什么都有一个计划,是一个很有纪律的人;第二是追求完美(perfection),每件事情尽善尽美,第三是做事非常快(speed),做出来的程式比别人运行(run)得快,写程式的速度也很快。他这三个特殊的地方用一个例子Tex软件可以说明。大家都知道写这么大的软件非常花力气,他做的时候基本完全不做别的事情,全神贯注(focus),一般的话需要一个团队,但他是一个人写的,不放心别人能写出象他这么漂亮的的编码(code),而他一个人完成的也很快。关于完美(perfection)和效率(speed),我还可举例给另外一件事情。1975年夏天访问,我们做了几个论文,他说写的部分不用我管了。他把自己关起来,别人都喜欢有窗口有花园有鸟鸣的环境,他却把自己关在无窗的小阁楼里,一个下午搞定了大概三四十页的论文。手稿上绝少更改,好像莫扎特(Mozart)写乐曲,不得不佩服他。高德纳最伟大的工作包括“编程的艺术”(“Art of Programming”)这一系列书。在1960年初的时候,计算机科学刚开始,在美国也刚开始有计算机科学系。他对计算机科学不但了解其数学理论,而且是编程式的高手,有很多写码的经验。他几乎是唯一的一个人,有这样的能力及学识,能写下所有的相关知识,来建立一门学科。他的这一系列巨作,使计算机科学(Computer Science)成了一门科学。在1968年第一卷出版之前,他已经亲笔写好七卷共三千页的手稿。他的三千页跟我们一般想象的概念不一样,都是蝇头小字,很难相信是一个两米高的人写的。在这一点上很像是哈利波特的作者罗琳(Rowling),她也是七卷手稿拟定后才一卷卷出版。我想各位如果曾经读过《编程的艺术》(Art of Programming),就会发现里面写的非常流利,能够把很多信息写的非常精细,而且用的篇幅很少。里面小小一段,换了别人写可能好几页还说不清。到了1973年共出版了3卷,另外还有4卷,但他对当时的排版技术不满意,排出的格式不够美观,他想设计一套好的排版系统,让效果尽善尽美。1973年我跟他在一个会议上碰面,他说要暂时中断关于《编程的艺术》(Art of Programming)的工作,因为要做这排版系统的工作,大概要半年左右。但是没想到十年一晃就过去了。倒不是说写系统花了很长时间,而是他发现不光是排版不够好,印刷的字体也不够漂亮。他是一个人文传统很深的人,喜欢以前西方古书里专人手写的字体,希望印刷技术能用科学方法做到和以前的字体一样美丽。他运用数学算法设计字体,因而耽误了出书的进展,最近第四卷才出来。他说还是要完成7卷,要做到八十几岁,2030年可以做完。储枫刚才说他对中国很友好。有一天我在他办公室外见到2位从中国去的学者。当时1979年左右,中国首次有一批学者到西方学习研究,高德纳先生把他们请到他的房间,跟他们讲Metafont的工作,后来他们把它用在设计中文字体上。这几位学者在斯坦福呆了一年多,我曾见过几次。八十年代,我第一次回到中国北京参加科学院的会,很惊喜见到我当初在斯坦福的这几位老朋友,他们都已经在中国科学院院士,在计算机方面担任非常重要的工作。
再提一位,杰弗里·乌尔曼(Jeff Ullman),大家可能读过他的一些书,他本来在普林斯顿(Princeton)工作,后来被吸引到斯坦福(Stanford)去。他是一个有冷幽默的人。他曾讲过一句话让我印象很深。他说:聪明人不值钱,一毛钱可以买一打,重要的是能对他人有影响(Smart people are dime a dozen,what you want is to have impact)。他本身也实践这个哲学,他自认有一个长处,对于新东西吸收很快,写书也很快。计算机科学(Computer Science)日新月异,他对很多新的事情都用心学,很多领域他都开门课,写本书。他还有另外一句话,关于写书的哲学:如果材料好,写得差一点也不要紧(If it is worth writing,it is worth writing bad)。在一个新的领域里,第一本书会有很多人用,会影响很多人。
再来谈数学家。保罗·埃尔德什(Paul Erdos)。他写了1525个文章,有511个合作者。我不是希望大家也学他写千篇文章,跟这么多人合作。现在文章写的多不算稀奇,我想说的是他是完完全全一个专心做研究的人,而且他有一些特别的地方,他是没有家的人,365天,有360天在路上,在美国欧洲各个地方旅行,基本所需都在一个行李箱里,也不住旅馆,住在朋友家,基本都是数学家,从早到晚都可以交流。他有很多脍炙人口的小故事。比如Epsilon,微积分里用来代表“微小”,小(little)的意思,他喜欢用Epsilon代表小孩子。朋友问他:“吃过午饭了吗?(Have you had lunch?)”他回答:我吃了一点。(Yes,I ate an epsilon)。朋友笑他:你是食人族,吃了个小孩子!再比如咖啡,他用一个词“定理咖啡(Theorem coffee)”来指咖啡很浓,可以激发数学思维,证明出定理。他在斯坦福访问时,曾在我们家住过两天,称赞储教授做的咖啡堪称“Theorem coffee”。他的整个思维,觉得数学不但是很高深重要的科学,也是社会合作的一个活动,觉得数学应该大家都参与,互相都合作,这是做数学最好的方式。科学界流行一个埃数(Erdos number)的概念,代表和Erdos合作的“最近”距离,可说是最早的一个社交网(social network)。网络之广,甚至许多生物学家、经济家都有一个近距离的埃数(Erdos number)。我本人的埃数(Erdos number)是2,这是因为储枫教授和埃尔德什(Erdos)教授写过一个论文,我又和储教授写过论文,所以她是1,我是2。
谈谈学问以外的事情。我在台湾长大,一直很用功,社会上也觉得读书是一件很辛苦的事。我早哈佛的导师格拉肖(Glashow)像电影明星一样,是很外向风趣的人,喜欢滑雪,吃好的喝好的,我在哈佛读书期间,他曾带我到法国的马赛访问一学期,期间还到意大利西西里岛参加一个夏令营(summer school)。在那半年,我受他影响,体会到原来科学家不用像苦行僧一样。他曾带我去一个法国顶级的三星米其林(Michelin)餐厅用餐。我当时很土,当穿着燕尾服的服务生来点饮料时,别人都点了鸡尾酒,我却要了牛奶,服务生非常吃惊,格拉肖(Glashow)更是笑的不可开交。我记得那时(四十年以前)150美金一人,相当昂贵。岁月如梭,辛苦不再谈。下一次觉得生活特有情趣的是1984年,在意大利Maratea开会。那是意大利西南海边的一个渔村,当地人的生活方式非常轻松写意,我们会后,傍晚时在海边一起聊天、跳舞、吃海鲜,我真正感受到完全放松下来,平时觉得非常重要的事情都没有那么重要了,那真是一段美好的记忆。
我再说说高德纳的为人。他是一个对自己要求苛刻的人,而对别人却非常慷慨大度。他对每个人每件事都能看到其正面,又热爱音乐、艺术、文学等等。他的多元化态度是我们应该要学习的。组织一个团队,或者交朋友,都要看到别人的长处。抱着积极(positive)的态度会让人过的比较愉快,这样才能和别人合作,而多数工作需要团队合作。
我去过很多地方,每个大学都有他不同之处,有些地方竞争非常强,有些地方很安静,但基本上每个环境都有它好的一面。有时听人埋怨所处环境不好,我想重要的是应该利用环境中好的地方。譬如一个地方来往的人很多,这是长处,一个地方非常安静,这也是机会,不受人影响,专心做出有深度的东西。
还有最重要的一点,一个人的才能不完全是天生的,很可能是后天培养的。每个清华学生,毕业时应该比入学时更聪明。有很多人天生非常聪明,最开始可能比人家好很多,但后来的成就未必突出。一个人只要努力,总能变得更聪明更好。我给自己一个挑战的方法,不想老是做一样东西,我每次要求一个新的方向,而且要越做越好。你督促自己做什么,就向这个方向走,即使不能完全达到,也能比别人走的远。每次都做比自己能力更难一点的事,这样容易进步。我们应该要把自己变成最好的自己(Be the best you can)。同时,不能闷头自己做,要把握一个十年后还重要的方向。
该不该事业转型(change career)?没有人能给你最好的建议。你要听从内心的召唤(Follow your heart)。会不会太迟了?要有信念(conviction):值得做的事情会存在很多年的。会不会太早?孤掌难鸣。回答还是要有信念(conviction)。此外还需耐心(patience),慢慢等到时来运转。
现在谈到创新、创造力。毕加索(Pablo Picasso),是二十世纪最重要的、有伟大的创造力的艺术家之一。他的工作改变了世界,但是你看到他后期的作品,不会想到他早期是一个传统型的画家,写实性的,完全没有抽象的。我们平时谈到创新,最忌讳模仿他人。但毕加索却说了一句话我非常欣赏:“模仿别人是必要的,但老重复自己,炒冷饭,就可悲了(To copy other is necessary,but to copy oneself is pathetic)。”这句话对我们创新很有启发。
其实从科学以外,到处都有能让我们学习、鼓励我们激进的人和事。今年年初的澳网决赛(Australian Open),Djokovic/Nadal(佐高域 /拿度),长达5:53小时,是史上历时最长对决。Nadal,网球一哥,战无不胜,但这场他输了。大家一般认为他是乡土少年,不善言辞。但这次比赛后记者访问,他说的一番话,极具智慧,堪称完美。他说:“在这里比赛感觉很好,能不断尝试挑战自己身体的极限,” 拿度说,“我真的很喜欢这种感觉,我总是说享受痛苦是一件好事,不是吗?所以当你身体状况佳,有激情,有准备,你就不怕受苦,而且能享受这种痛苦。今天我就有这种感觉,非常好的一种感觉。比赛很煎熬,但是比赛中遇到的所有困难都给了我乐趣。我不断地努力去寻找解决困难的方法。我不断用心、用智,去克服困难,全力以赴在打比赛。虽然痛苦,却觉得真爽,那个感觉超越了网球之外(It's nice to be there fighting, trying to go to the limit, bring your body to the limit of his chances,” Nadal said. “Something I really enjoy, and I always said is good to enjoy suffering, no?